MEMS传感器的制备方法及传感器与流程

本发明涉及传感器，尤其涉及一种mems传感器的制备方法及传感器。

背景技术：

1、mems(micro electro mechanical systems，微电子机械系统)传感器是一种微型机电系统，具有高精度、高灵敏度和低功耗等特点,广泛应用于移动设备、智能家居、汽车、医疗和工业等领域。根据测量物理量和应用领域的不同，mems传感器可分为陀螺仪、加速度计、压力传感器、温度传感器等。

2、相关技术中，提供了一种mems传感器，包括依次键合的第一晶圆层、第二晶圆层和第三晶圆层，第一晶圆层为固定电极晶圆层，第一晶圆层上形成有多个功能电极。第二晶圆层为质量块晶圆层，包括质量块，质量块通过锚点结构悬挂第一晶圆层上，且质量块可绕锚点结构在凹槽内沿平行或垂直于第二晶圆层的方向振动。第三晶圆层为封盖晶圆层，第三晶圆层的与第二晶圆层键合的一面上具有凹槽，以为质量块的振动提供振动空间。

3、但是，在第三晶圆层的与第二晶圆层键合的一面上形成凹槽，会导致第三晶圆层与第二晶圆层之间的结构强度较差。同时，在上述mems传感器结构中，各个功能电极均位于第一晶圆层上，而第一晶圆层的空间有限，无法满足mems传感器对功能电极的设置需求。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种mems传感器的制备方法及传感器，通过在第三晶圆层的凹槽内设置凸起支撑结构，可以起到加强第二晶圆层和第三晶圆层之间的结构强度的作用。同时，通过在第二晶圆层和第三晶圆层之间设置绝缘层，在第三晶圆层上形成第二功能电极，充分利用第三晶圆层，可以进一步满足mems传感器对功能电极的设置需求。

2、一方面，提供了一种mems传感器的制备方法，所述制备方法包括：

3、提供一第一晶圆层，所述第一晶圆层上具有垂直于所述第一晶圆层的多个第一功能电极，所述多个第一功能电极之间相互绝缘；

4、提供一第二晶圆层，所述第二晶圆层包括至少一个质量块；

5、提供一第三晶圆层，所述第三晶圆层上具有垂直于所述第三晶圆层的至少一个第二功能电极，所述第三晶圆层的用于与所述第二晶圆层键合的一面上具有第一凹槽；

6、在所述第一凹槽内形成至少一个凸起支撑结构；

7、在所述第三晶圆层的用于与所述第二晶圆层键合的一面上形成第二绝缘层；

8、在所述至少一个凸起支撑结构的用于与所述第二晶圆层键合的一面上形成第三绝缘层；

9、依次键合所述第一晶圆层、所述第二晶圆层和所述第三晶圆层，并使每个所述质量块均通过锚点结构悬挂于所述第一晶圆层上，且所述质量块可绕所述锚点结构沿平行或垂直于所述第二晶圆层的方向振动。

10、可选的，所述依次键合所述第一晶圆层、所述第二晶圆层和所述第三晶圆层之前，所述制备方法还包括：

11、在所述第一晶圆层上形成垂直于所述第一晶圆层的隔离槽，将所述第一晶圆层划分为相互绝缘隔离的内晶圆层和外晶圆层，其中，所述多个第一功能电极位于所述内晶圆层上；

12、在所述第二绝缘层上形成第二导电孔，并在所述第二导电孔内形成导电材料。

13、可选的，所述依次键合所述第一晶圆层、所述第二晶圆层和所述第三晶圆层之后，所述制备方法还包括：

14、在所述第一晶圆层的远离所述第二晶圆层的一面上形成第一绝缘层；

15、在所述第一绝缘层的与所述内晶圆层对应的区域形成多个第一导电孔，所述多个第一导电孔与所述多个第一功能电极一一对应；

16、在所述多个第一导电孔内形成用于与对应的所述第一功能电极电连接的电极pad。

17、可选的，所述制备方法还包括：

18、在所述第一绝缘层的与所述外晶圆层对应的区域形成第三导电孔；

19、在所述第三导电孔内形成用于与所述外晶圆层电连接的电极pad。

20、可选的，所述制备方法还包括：

21、在所述第三晶圆层的远离所述第二晶圆层的一面上形成导电层，所述导电层与所述至少一个第二功能电极电连接。

22、可选的，所述制备方法还包括：

23、在所述第二晶圆层的与所述第一晶圆层键合的一面上形成第二凹槽。

24、第二方面，提供了一种mems传感器，其特征在于，所述mems传感器采用上述第一方面所述的制备方法制备而成，所述mems传感器包括依次键合的第一晶圆层、第二晶圆层和第三晶圆层；

25、所述第一晶圆层上具有垂直于所述第一晶圆层的多个第一功能电极，所述多个第一功能电极之间相互绝缘；

26、所述第二晶圆层包括至少一个质量块，每个所述质量块均通过锚点结构悬挂于所述第一晶圆层上，且所述质量块可绕所述锚点结构沿平行或垂直于所述第二晶圆层的方向振动；

27、所述第三晶圆层的与所述第二晶圆层键合的一面上具有第一凹槽，所述第一凹槽内具有至少一个凸起支撑结构，所述第三晶圆层上具有垂直于所述第三晶圆层的至少一个第二功能电极；

28、所述mems传感器还包括位于所述第三晶圆层和所述第二晶圆层之间的第二绝缘层、以及位于所述凸起支撑结构与所述第二晶圆层之间的第三绝缘层。

29、可选的，所述第一晶圆层包括内晶圆层以及位于所述内晶圆层外侧的外晶圆层，所述内晶圆层和所述外晶圆层之间具有垂直于所述第一晶圆层的隔离槽，所述内晶圆层和所述外晶圆层之间通过所述隔离槽相互绝缘隔离，所述多个第一功能电极位于所述内晶圆层上；

30、所述第二绝缘上开设有第二导电孔，所述第二导电孔内具有导电材料，所述外晶圆层、所述第二晶圆层通过所述第二导电孔内的导电材料与所述第三晶圆层上的所述至少一个第二功能电极电连接。

31、可选的，所述mems传感器还包括位于所述第一晶圆层的远离所述第二晶圆层的一面上的第一绝缘层；

32、所述第一绝缘层上开设有与所述多个第一功能电极一一对应的多个第一导电孔，所述多个第一导电孔内设有用于与对应的所述第一功能电极电连接的电极pad。

33、可选的，所述第一绝缘层上开设有与所述外晶圆层相对应的第三导电孔，所述第三导电孔内设有用于与所述外晶圆层电连接的电极pad。

34、本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

35、本发明实施例提供的一种mems传感器的制备方法及传感器，通过在第三晶圆层的第一凹槽内设置至少一个凸起支撑结构，该凸起支撑结构可以起到支撑作用，加强第三晶圆层与第二晶圆层之间的结构强度。同时，通过在第三晶圆层和第二晶圆层之间形成第二绝缘层、在凸起支撑结构与第二晶圆层之间形成第三绝缘层，以实现第三晶圆层与第二晶圆层的电绝缘。此时，可以利用第三晶圆层的空间，在第三晶圆层上设置至少一个第二功能电极，进一步满足mems传感器对功能电极的设置需求。

36、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。